JP2009156968A - Image fixing device, image forming apparatus, and program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、画像定着装置、画像形成装置及びプログラムに関するものである。 The present invention relates to an image fixing device, an image forming apparatus, and a program.
電子写真方式を利用したプリンタや複写機等の画像形成装置では、まず有機感光体等からなる像保持体の表面に、公知の電子写真プロセスにより形成した静電潜像をトナー像保持体に現像する。次いでこのトナー像を転写装置により記録媒体(用紙など)に静電的に転写した後、定着装置によりトナー像を記録媒体に定着させることにより画像形成が行われる。 In an image forming apparatus such as a printer or a copier using an electrophotographic method, first, an electrostatic latent image formed by a known electrophotographic process is developed on a toner image holding body on the surface of an image holding body made of an organic photoreceptor. To do. Next, the toner image is electrostatically transferred onto a recording medium (such as paper) by a transfer device, and then the toner image is fixed on the recording medium by a fixing device, thereby forming an image.
この定着装置は、一般に、回転駆動される加熱ロールと加圧ロールとからなる熱定着ロールを備えている。これらの熱定着ロール間に形成された接触幅(ニップ)部分を、トナーが転写された記録媒体が通過することにより、記録媒体に熱と圧力が加えられる。これにより、記録媒体上の未定着トナーが溶融・固着(定着)され、その後に画像形成装置外に排出される。 The fixing device generally includes a heat fixing roll including a heated roll and a pressure roll that are rotationally driven. Heat and pressure are applied to the recording medium by passing the recording medium onto which the toner has been transferred through the contact width (nip) portion formed between these heat fixing rolls. As a result, the unfixed toner on the recording medium is melted and fixed (fixed), and then discharged out of the image forming apparatus.
画像形成装置使用中に加熱源から高温の熱を受け続ける加熱ロールの長寿命化には、加熱ロールを所定の温度で安定化させることが必要である。そのため、例えば温度検知センサによって加熱ロールの表面温度を検知し、加熱源のオンオフや加熱源の切り替えを制御する技術が用いられる。 In order to extend the life of a heating roll that continues to receive high-temperature heat from a heating source during use of the image forming apparatus, it is necessary to stabilize the heating roll at a predetermined temperature. Therefore, for example, a technique is used in which the surface temperature of the heating roll is detected by a temperature detection sensor, and the on / off of the heating source and the switching of the heating source are controlled.
一方、熱エネルギー保存則に基づく方程式を解いて計算で温度予測する技術は一般的に知られており、例えば、内側にランプヒータを内蔵したローラ本体の各部の温度分布を計算によって容易かつ正確にシミュレーションする技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。この特許文献1には、ランプヒータが有するフィラメントの内、コイル状に巻回された発光部の各位置から放射された熱を重ね合わせることによって、ローラ本体の各部に与えられる熱量を算出し、かつ、算出された熱量に基づき、ローラ本体の各部の温度分布を算出する構成が開示されている。
On the other hand, a technique for predicting temperature by calculation by solving an equation based on the law of conservation of heat energy is generally known. A technique for simulation has been proposed (see, for example, Patent Document 1). In
本発明は、高精度な温度予測を行うことで加熱部材の熱による劣化を抑制することが可能な画像定着装置、画像形成装置及びプログラムを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide an image fixing apparatus, an image forming apparatus, and a program capable of suppressing deterioration of a heating member due to heat by performing highly accurate temperature prediction.
請求項1に記載の発明は、互いに異なる複数の発熱分布の相互の切り替えが可能な発熱源と、前記発熱源により加熱される所定幅の加熱領域を有する加熱部材と、前記加熱部材に対峙して設けられ、用紙に転写されたトナー像を当該加熱部材と共に用紙に定着する加圧部材と、前記発熱源による前記加熱部材の加熱が開始される際に当該発熱源による加熱後の当該加熱部材の前記加熱領域の温度分布を所定の演算により予測する予測手段と、前記予測手段による予測結果を基に、前記発熱源の前記複数の発熱分布の中から前記加熱部材の加熱に用いる一又は複数の発熱分布と当該一又は複数の発熱分布での加熱時間とを、当該加熱部材の前記加熱領域での温度差が所定値以下になるように決定する決定手段と、を含む画像定着装置である。
請求項2に記載の発明は、前記決定手段は、前記一又は複数の発熱分布と前記加熱時間とを、前記加熱部材の前記加熱領域での温度差が所定値以下になると共に定着可能な状態に加熱されるまでの時間が所定範囲内になるように決定することを特徴とする請求項1に記載の画像定着装置である。
請求項3に記載の発明は、前記予測手段での所定の演算は、前記発熱源の前記複数の発熱分布の情報と前記加熱部材の幅方向の熱伝導の情報と当該加熱部材から周囲空気への熱移動の情報と当該加熱部材から当該加熱部材を保持する保持部材への熱移動の情報とを用いた演算であることを特徴とする請求項1に記載の画像定着装置である。
請求項4に記載の発明は、定着可能な状態での前記加熱部材の表面温度を検知する温度検知手段と、前記予測手段による予測結果と前記温度検知手段による検知結果との差を算出して前記加熱部材の劣化を検出する劣化検出手段と、を更に含むことを特徴とする請求項1に記載の画像定着装置である。
The invention according to
According to a second aspect of the present invention, the determination means is capable of fixing the one or more heat generation distributions and the heating time while a temperature difference in the heating region of the heating member is equal to or less than a predetermined value. The image fixing device according to
According to a third aspect of the present invention, the predetermined calculation by the predicting means includes information on the plurality of heat generation distributions of the heat source, information on heat conduction in the width direction of the heating member, and from the heating member to ambient air. 2. The image fixing device according to
According to a fourth aspect of the present invention, the temperature detection means for detecting the surface temperature of the heating member in a fixable state, and the difference between the prediction result by the prediction means and the detection result by the temperature detection means is calculated. The image fixing apparatus according to
請求項5に記載の発明は、像保持体と、前記像保持体に保持されたトナー像を記録媒体に対して転写せしめる転写装置と、前記転写装置により転写されたトナー像を記録媒体に定着する定着装置と、を含み、前記定着装置は、互いに異なる複数の発熱分布の相互の切り替えが可能な発熱源と、前記発熱源により加熱される所定幅の加熱領域を有する加熱部材と、前記加熱部材に対峙して設けられ、用紙に転写されたトナー像を当該加熱部材と共に用紙に定着する加圧部材と、前記発熱源による前記加熱部材の加熱が開始される際に当該発熱源による加熱後の当該加熱部材の前記加熱領域の温度分布を所定の演算により予測する予測手段と、前記予測手段による予測結果を基に、前記発熱源の前記複数の発熱分布の中から前記加熱部材の加熱に用いる一又は複数の発熱分布と当該一又は複数の発熱分布での加熱時間とを、当該加熱部材の前記加熱領域での温度差が所定値以下になるように決定する決定手段と、を含む画像形成装置である。
請求項6に記載の発明は、前記決定手段は、前記一又は複数の発熱分布と前記加熱時間とを、前記加熱部材の前記加熱領域での温度差が所定値以下になると共に定着可能な状態に加熱されるまでの時間が所定範囲内になるように決定することを特徴とする請求項5に記載の画像形成装置である。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided an image carrier, a transfer device that transfers the toner image held on the image carrier to a recording medium, and the toner image transferred by the transfer device is fixed on the recording medium. The fixing device includes a heating source capable of switching a plurality of different heat generation distributions, a heating member having a heating area having a predetermined width heated by the heating source, and the heating. A pressure member provided opposite to the member and fixing the toner image transferred to the paper together with the heating member to the paper, and after heating by the heat source when the heating member starts heating by the heat source Predicting the temperature distribution of the heating region of the heating member by a predetermined calculation, and heating the heating member from the plurality of heat generation distributions of the heat source based on a prediction result by the prediction unit. Determining means for determining one or more heat generation distributions and a heating time in the one or more heat generation distributions so that a temperature difference in the heating region of the heating member is a predetermined value or less. Forming device.
According to a sixth aspect of the present invention, the determination unit is capable of fixing the one or more heat generation distributions and the heating time while a temperature difference in the heating region of the heating member becomes a predetermined value or less. The image forming apparatus according to claim 5, wherein the time until heating is determined to be within a predetermined range.
請求項7に記載の発明は、用紙に転写されたトナー像を加圧部材と共に用紙に定着する加熱部材の加熱領域を、互いに異なる複数の発熱分布の相互の切り替えが可能な発熱源で加熱する際に当該発熱源を制御するコンピュータ装置に、前記発熱源による前記加熱部材の加熱が開始される際に当該発熱源による加熱後の当該加熱部材の前記加熱領域の温度分布を所定の演算により予測する予測機能と、前記予測機能による予測結果を基に、前記発熱源の前記複数の発熱分布の中から前記加熱部材の加熱に用いる一又は複数の発熱分布と当該一又は複数の発熱分布での加熱時間とを、当該加熱部材の前記加熱領域での温度差が所定値以下になるように決定する決定機能と、を実現させるプログラムである。
請求項8に記載の発明は、前記決定機能は、前記一又は複数の発熱分布と前記加熱時間とを、前記加熱部材の前記加熱領域での温度差が所定値以下になると共に定着可能な状態に加熱されるまでの時間が所定範囲内になるように決定することを特徴とする請求項7に記載のプログラムである。
請求項9に記載の発明は、前記コンピュータ装置に、定着可能な状態での前記加熱部材の表面温度を検知する温度検知機能と、前記予測機能による予測結果と前記温度検知機能による検知結果との差を算出して前記加熱部材の劣化を検出する劣化検出機能と、を更に実現させることを特徴とする請求項7に記載のプログラムである。
According to the seventh aspect of the present invention, the heating region of the heating member that fixes the toner image transferred to the sheet together with the pressure member to the sheet is heated by a heat source that can switch a plurality of different heat generation distributions. When the heating of the heating member by the heating source is started, the computer device that controls the heating source predicts the temperature distribution of the heating region of the heating member after heating by the heating source by a predetermined calculation. One or more heat distributions used for heating the heating member from the plurality of heat generation distributions of the heat generation source and the one or more heat generation distributions based on the prediction function to be performed and a prediction result by the prediction function And a determination function for determining a heating time so that a temperature difference in the heating region of the heating member becomes a predetermined value or less.
According to an eighth aspect of the present invention, the determination function is capable of fixing the one or more heat generation distributions and the heating time while the temperature difference in the heating region of the heating member is equal to or less than a predetermined value. The program according to claim 7, wherein the program is determined so that a time until the heating is within a predetermined range.
According to a ninth aspect of the present invention, the computer device includes a temperature detection function for detecting a surface temperature of the heating member in a fixable state, a prediction result by the prediction function, and a detection result by the temperature detection function. The program according to claim 7, further comprising a deterioration detection function for calculating a difference and detecting deterioration of the heating member.
請求項1によれば、高速な温度予測演算に基づいた最適な温度制御を実現でき、従来よりも高精度な温度予測を行うことで加熱部材の熱による劣化を抑制することが可能になる。
請求項2によれば、加熱部材内の温度差を最小化するような制御を実現し、加熱部材の加熱時の部分的なオーバーヒートの発生を低減することが可能になる。
請求項3によれば、装置固有の情報と装置設置環境及び劣化状況を考慮した温度予測演算により従来よりも温度予測の精度を高めることが可能になる。
請求項4によれば、加熱部材の劣化を毎加熱時に検知するため従来よりも正確に検出することが可能になり、タイムリーにその結果を温度予測演算に反映させることにより高精度な温度予測が可能になる。
請求項5によれば、従来よりも定着装置の長寿命化することにより画像形成装置の信頼性が向上する。
請求項6によれば、加熱部材内の温度差を最小化するような制御を実現し、加熱部材の加熱時の部分的なオーバーヒートの発生を低減することが可能になる。
請求項7によれば、従来のセンサでの温度検知による制御よりも高速で高精度な制御が可能となるため、加熱部材の劣化を抑制することが可能になる。
請求項8によれば、加熱部材内の温度差を最小化するような制御を実現し、加熱部材の加熱時の部分的なオーバーヒートの発生を低減することが可能になる。
請求項9によれば、加熱部材の劣化を従来よりも正確に検出することが可能になる。
According to the first aspect, it is possible to realize optimum temperature control based on a high-speed temperature prediction calculation, and it is possible to suppress deterioration of the heating member due to heat by performing temperature prediction with higher accuracy than conventional.
According to the second aspect, it is possible to realize control that minimizes the temperature difference in the heating member, and to reduce the occurrence of partial overheating when the heating member is heated.
According to the third aspect of the present invention, it is possible to improve the accuracy of the temperature prediction as compared with the prior art by the temperature prediction calculation considering the device-specific information, the device installation environment, and the deterioration state.
According to the fourth aspect, since the deterioration of the heating member is detected at every heating, it is possible to detect the heating member more accurately than in the past, and the result is reflected in the temperature prediction calculation in a timely manner, thereby enabling highly accurate temperature prediction. Is possible.
According to the fifth aspect, the reliability of the image forming apparatus is improved by extending the life of the fixing device as compared with the conventional one.
According to the sixth aspect, it is possible to realize control that minimizes the temperature difference in the heating member, and to reduce the occurrence of partial overheating during heating of the heating member.
According to the seventh aspect, since it is possible to perform high-speed and high-precision control as compared with control based on temperature detection by a conventional sensor, it is possible to suppress deterioration of the heating member.
According to the eighth aspect, it is possible to realize control that minimizes the temperature difference in the heating member, and to reduce the occurrence of partial overheating during heating of the heating member.
According to the ninth aspect, it is possible to detect the deterioration of the heating member more accurately than in the past.
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図1は、本実施の形態に係る画像定着装置を有する画像形成装置の概略構成図である。図1に示す画像形成装置は、所謂タンデム型の画像形成装置であって、例えば電子写真方式にて各色成分のトナー像が形成される複数の画像形成ユニット10(10Y,10M,10C,10K)と、各画像形成ユニット10にて形成された各色成分トナー像を順次転写(一次転写)して保持させる無端状の中間転写ベルト(トナー像の保持体)15と、中間転写ベルト15上に転写された重ね画像を転写材としての用紙に一括転写(二次転写)させる二次転写装置(転写装置)20と、二次転写された画像を用紙上に定着させる定着装置(定着器)41と、を備えている。また、各装置(各部)の動作を制御する制御部40を有している。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an image forming apparatus having an image fixing apparatus according to the present embodiment. The image forming apparatus shown in FIG. 1 is a so-called tandem type image forming apparatus, for example, a plurality of image forming units 10 (10Y, 10M, 10C, 10K) on which toner images of respective color components are formed by electrophotography. And an endless intermediate transfer belt (toner image holder) 15 for sequentially transferring (primary transfer) and holding each color component toner image formed by each
本実施の形態において、各画像形成ユニット10(10Y,10M,10C,10K)は、矢印A方向に回転する感光体ドラム(像保持体)11Y,11M,11C,11Kの周囲に電子写真用デバイスが配設されている。すなわち、これらの感光体ドラム11Y,11M,11C,11Kが帯電される帯電器12と、感光体ドラム11Y,11M,11C,11K上に静電潜像が書込まれるレーザ露光器13(図1において露光ビームを符号Bmで示す)と、各色成分トナーが収容されて感光体ドラム11Y,11M,11C,11K上の静電潜像をトナーにより可視像化する現像装置14と、が配設されている。また、感光体ドラム11Y,11M,11C,11K上に形成された各色成分トナー像を中間転写ベルト15に転写する一次転写ロール16と、感光体ドラム11Y,11M,11C,11K上の残留トナーが除去されるドラムクリーナ17と、が配設されている。これらの画像形成ユニット10は、中間転写ベルト15の上流側から、イエロー(Y色)、マゼンタ(M色)、シアン(C色)、黒(K色)の順に配置されている。
In the present embodiment, each image forming unit 10 (10Y, 10M, 10C, 10K) includes an electrophotographic device around a photosensitive drum (image holding body) 11Y, 11M, 11C, 11K that rotates in the direction of arrow A. Is arranged. That is, the
また、中間転写体である中間転写ベルト15は、ポリイミドあるいはポリアミド等の樹脂にカーボンブラック等の導電剤を適当量含有させたフィルム状の無端ベルトである。この中間転写ベルト15は、各種ロールによって図1に示す矢印B方向に所定の速度で循環駆動(回動)可能に構成されている。この各種ロールとして、図示しないモータにより駆動されて中間転写ベルト15を回動させる駆動ロール31と、中間転写ベルト15に対して一定の張力を与えると共に中間転写ベルト15の蛇行を防止する機能を備えたテンションロール32と、を有する。他の各種ロールとして、中間転写ベルト15を支持し、一定の張力を与える従動ロール33と、二次転写する部分に設けられたバックアップロール(支持ロール)22と、を有している。
The
各感光体ドラム11Y,11M,11C,11Kに対向して設けられた中間転写モジュール18において、略直線状に延びる中間転写ベルト15の内側に設けられる各一次転写ロール16には、トナーの帯電極性と逆極性の電圧が印加されるようになっている。これにより、各々の感光体ドラム11Y,11M,11C,11K上のトナー像が中間転写ベルト15に順次、静電吸引され、中間転写ベルト15上に重ねトナー像が形成されるようになっている。
In the
二次転写装置20は、中間転写ベルト15のトナー像保持面側に配置される二次転写ロール21と、その対向ロールとしてのバックアップロール22と、を備えている。すなわち、二次転写ロール21は、中間転写ベルト15を挟んでバックアップロール22に圧接配置されている。このように構成された二次転写装置20によって、中間転写ベルト15上に多重転写された可視像が、後述する用紙トレイ35から搬送された用紙に転写される。
The
バックアップロール22の下流側には、二次転写後の中間転写ベルト15上の残留トナーや紙粉を除去し、中間転写ベルト15の表面をクリーニングするベルトクリーナ34が設けられている。
A
二次転写位置の上流側には、用紙を収容する用紙トレイ35が設けられ、また、二次転写位置の下流側には定着装置41が設けられている。そして、用紙トレイ35に集積された用紙は、所定のタイミングで取り出されて二次転写装置20による二次転写位置へ搬送されて二次転写された後に、定着装置41と搬送される。
ここで、定着装置41は、加熱ロール(加熱部材)42と、加熱ロール42に内蔵されるハロゲンランプ(発熱源、加熱源)43と、加熱ロール42に対向配置される加圧ロール(加圧部材)44と、を備えている。詳細は後述する。
A
Here, the fixing
次に、本実施の形態に係る画像形成装置の基本的な作像プロセスについて説明する。図示しない画像読取装置や図示しないパーソナルコンピュータ(PC)等から出力される画像データは、図1に示す画像形成装置に入力される。画像形成装置では、図示しない画像処理装置にて所定の画像処理が施された後、画像形成ユニット10等によって作像作業が実行される。画像処理装置では、入力された反射率データに対して、シェーディング補正、位置ズレ補正、明度/色空間変換、ガンマ補正、枠消しや色編集、移動編集等の画像処理が施される。画像処理が施された画像データは、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、黒(K)の4色の色材階調データに変換され、レーザ露光器13に出力される。
Next, a basic image forming process of the image forming apparatus according to the present embodiment will be described. Image data output from an image reading device (not shown) or a personal computer (PC) (not shown) is input to the image forming apparatus shown in FIG. In the image forming apparatus, after predetermined image processing is performed by an image processing apparatus (not shown), an image forming operation is performed by the
レーザ露光器13では、入力された色材階調データに応じて、例えば半導体レーザから出射された露光ビームBmを画像形成ユニット10Y,10M,10C,10Kの各々の感光体ドラム11Y,11M,11C,11Kに照射している。画像形成ユニット10Y,10M,10C,10Kの感光体ドラム11Y,11M,11C,11Kでは、帯電器12によって表面が帯電された後、このレーザ露光器13によって表面が走査露光され、静電潜像が形成される。形成された静電潜像は、各々の画像形成ユニット10Y,10M,10C,10Kにて、イエロー、マゼンタ、シアン、黒の各色のトナー像として現像される。
画像形成ユニット10Y,10M,10C,10Kの感光体ドラム11Y,11M,11C,11K上に形成されたトナー像は、各感光体ドラム11Y,11M,11C,11Kと中間転写ベルト15とが当接する一次転写部にて、中間転写ベルト15上に転写される。より具体的には、一次転写部において、一次転写ロール16にて中間転写ベルト15の基材に対しトナーの帯電極性と逆極性の電圧が付加され、未定着トナー像が中間転写ベルト15の表面に順次重ね合わせられて一次転写が行われる。このようにして一次転写された未定着トナー像は、中間転写ベルト15の回転に伴って二次転写装置20に搬送される。
In the
The toner images formed on the
二次転写装置20では、用紙への二次転写のタイミングに合わせ、中間転写ベルト15が間に挟まれた状態にて二次転写ロール21がバックアップロール22に押圧される。このとき、タイミングを合わせて搬送された用紙は、中間転写ベルト15と二次転写ロール21との間に挟み込まれる。そして、二次転写ロール21に対向電極として転写電界が形成され、二次転写ロール21とバックアップロール22とによって押圧される二次転写位置にて、中間転写ベルト15上に保持された未定着トナー像が用紙に静電転写される。
その後、トナー像が静電転写された用紙は、二次転写ロール21によって中間転写ベルト15から剥離された状態でそのまま搬送される。そして、定着装置41における最適な搬送速度に合わせて速度が変えられて、用紙が定着装置41まで搬送される。用紙上の未定着トナー像は、定着装置41によって熱および圧力で定着処理を受けることで用紙上に定着される。定着画像が形成された用紙は、排出ロール(図示せず)によって装置の外部に排出される。
一方、用紙への転写が終了した後、中間転写ベルト15上に残った残留トナーは、中間転写ベルト15の回動に伴ってクリーニング部まで搬送され、ベルトクリーナ34によって中間転写ベルト15上から除去される。
In the
Thereafter, the sheet on which the toner image has been electrostatically transferred is conveyed as it is while being peeled off from the
On the other hand, after the transfer to the paper is completed, the residual toner remaining on the
図2は、定着装置41を構成する加熱ロール42、ハロゲンランプ43及び加圧ロール44の横断面図である。
図2に示すように、定着装置41の加熱ロール42は、鉄やアルミニウム等のコア層(基材)42rと、このコア層42rを覆うシリコンゴム等の弾性層42cと、コア層42rの中心部に設けられた加熱用のハロゲンランプ(熱源)43と、を備えている。また、加圧ロール44は、コア層44rと、このコア層44rを覆う弾性層44cと、を備えている。
なお、加熱ロール42の弾性層42cを図示しない離型層が更に覆うように構成することができ、また、加圧ロール44の弾性層44cを図示しない離型層が更に覆うように構成することができる。また、加熱ロール42は、弾性層42cを有するいわゆるソフトロールであるが、弾性層42cを有しないいわゆるハードロールで構成することも考えられる。また、加圧ロール44にも、加熱ロール42が備えているハロゲンランプ43を設けることも考えられる。
FIG. 2 is a cross-sectional view of the
As shown in FIG. 2, the
The
このように構成された加熱ロール42及び加圧ロール44は、次のような作用を有する。すなわち、搬送されてきた用紙は、加圧ロール44により加熱ロール42に、例えば0.1〜0.8MPaの圧力で押圧される。そして、用紙の表面側に保持されているトナー像のトナー樹脂が加熱溶融され、用紙に定着される。なお、本実施の形態では、加熱ロール42及び加圧ロール44を用いて定着装置41を構成しているが、他の構成、例えばロールにベルトを張架した構成を採用することも可能である。
The
図3は、加熱ロール42の支持構造を説明する概略図である。
図3に示すように、加熱ロール42は、各端部が支持体(保持部材)45,46で支持されており、これにより、定着装置41の一部として設置されている。この支持体45,46は、例えば鉄やアルミニウム等の金属で形成されている。
FIG. 3 is a schematic diagram for explaining the support structure of the
As shown in FIG. 3, each end of the
図4及び図5は、加熱ロール42が内蔵するハロゲンランプ43a,43bについての説明図である。具体的には、図4の(a)は、ハロゲンランプ43a,43bの構成を説明するための概略図であり、(b)は、ハロゲンランプ43aによる発熱分布を示すグラフであり、(c)はハロゲンランプ43bによる発熱分布を示すグラフである。また、図5の(a)〜(f)は、ハロゲンランプ43a,43bの組み合わせによる発熱分布を示すグラフである。各グラフの縦軸は発熱量(W)、横軸は加熱ロール42の一端部からの離間距離(mm)である。なお、ここにいう発熱分布とは、発光強度を表すものをいい、ハロゲンランプ43a又はハロゲンランプ43bの全体のワッテージに対して相対値で表されている。すなわち、発光分布を軸方向(グラフの横軸方向)に積分すると、全体のワット数になる。
図4の(a)に示すように、加熱ロール42は、ハロゲンランプ43として2本のハロゲンランプ43a,43bを内部に備えている。これら2本のハロゲンランプ43a,43bは、互いに配光が異なるものである。すなわち、ハロゲンランプ43aには、加熱ロール42の軸方向での両端部(各端部)に発光部が配置され、ハロゲンランプ43bには、加熱ロール42の中央部(両端部に挟まれている軸方向での中間部)に発光部が配置されている。このため、ハロゲンランプ43aは、図4の(b)に示すように、加熱ロール42の各端部を加熱し、ハロゲンランプ43bは、図4の(c)に示すように、加熱ロール42の中間部を加熱する。言い換えると、加熱ロール42の各端部は、主にハロゲンランプ43aにより加熱され、加熱ロール42の中間部は、主にハロゲンランプ43bにより加熱される。このような構成によって、加熱ロール42に加熱領域Rが形成されている。
4 and 5 are explanatory diagrams of the
As shown in FIG. 4A, the
これらのハロゲンランプ43a,43bは、制御部40(図1参照)により加熱制御される。すなわち、制御部40は、加熱ロール42がハロゲンランプ43aにより加熱されると共にハロゲンランプ43bにより加熱されるように加熱状態を制御する。
These
また、ハロゲンランプ43a,43bは、両者のエネルギー比率を変更するように制御部40により加熱制御される。すなわち、制御部40は、ハロゲンランプ43aとハロゲンランプ43bとの間の相対的な発熱量を変更するように制御する。したがって、加熱ロール42の各端部での給熱量と中間部での給熱量との比率を変更可能に構成されている。その詳細は後述する。
The
なお、本実施の形態では、上述したように、ハロゲンランプ43a,43bの両方で加熱ロール42を加熱する制御を行うものであるが、ハロゲンランプ43aとハロゲンランプ43bのいずれか一方により加熱ロール42を加熱する制御も考えられる。また、本実施の形態では、ハロゲンランプ43を2本のハロゲンランプ43a,43bで構成しているが、それ以外の数のハロゲンランプ例えば1本又は3本で構成することも考えられる。
In the present embodiment, as described above, the
図5の(a)に示す発熱分布(発光パターン、配熱パターン)は、ハロゲンランプ43aとハロゲンランプ43bとが1:1の場合(Aパターン)であり、同図の(b)に示す発熱分布は、ハロゲンランプ43aとハロゲンランプ43bとが0.5:0.5の場合(Bパターン)である。このように、加熱ロール42の各端部及び中間部の全域に亘って加熱するときに、その発熱量を変えることができるように構成されている。
The heat generation distribution (light emission pattern, heat distribution pattern) shown in FIG. 5A is the case where the
また、図5の(c)に示す発熱分布は、ハロゲンランプ43aとハロゲンランプ43bとが1:0.5の場合(Cパターン)であり、同図の(d)に示す発熱分布では、1:0.2の場合(Dパターン)である。また、同図の(e)に示す発熱分布は、ハロゲンランプ43aとハロゲンランプ43bとが0.5:1の場合(Eパターン)であり、同図の(f)に示す発熱分布では、0.2:1の場合(Fパターン)である。このように、加熱ロール42の各端部と中間部とで、発熱量を変えることができるように構成されている。
Further, the heat generation distribution shown in (c) of FIG. 5 is the case where the
図6は、定着装置41の構成を示すブロック図である。
図6に示すように、定着装置41は、加熱ロール42の表面温度を検知する温度検知部(温度検知手段)47と、ハロゲンランプ43(図4の(a)に示すハロゲンランプ43a,43b)に電力を供給する電源48と、電源48からハロゲンランプ43へ供給される電圧及び電流(電力)を検出する電力検出部49と、を備えている。また、定着装置41は、各種の情報を記憶する記憶部50と、加熱ロール42の表面温度分布の予測演算を行う演算部51と、演算部51の演算結果を基に電源48の出力を制御する加熱制御部52と、を備えている。また、定着装置41は、画像形成装置の図示しない主電源がオフになってからの経過時間を計時(カウント)する計時部(タイマー)53と、加熱ロール42の劣化を検出する劣化検出部(劣化検出手段)54と、を備えている。なお、演算部51及び加熱制御部52により予測手段を構成することができる。また、加熱制御部52により決定手段を構成することができる。
FIG. 6 is a block diagram illustrating a configuration of the fixing
As shown in FIG. 6, the fixing
温度検知部47は、加熱ロール42の軸方向において互いに異なる複数個所の表面温度を検知する。具体的には、温度検知部47は、軸方向中央部分の表面温度を検知し、かつ、軸方向一端部分の表面温度を検知する。ここにいう表面温度とは、初期温度ないし雰囲気温度と同じものをいう。温度検知部47は、検知した表面温度を演算部51及び劣化検出部54に送信する。
The temperature detector 47 detects surface temperatures at a plurality of different locations in the axial direction of the
電源48は、加熱制御部52の制御に基づいてハロゲンランプ43a,43bへ電力を供給する。具体的には、電源48は、加熱制御部52から、ハロゲンランプ43a,43bの各々の供給電力量及び供給時間についての指示を受け、その指示に従ってハロゲンランプ43a,43bへの電力供給を行う。
The
電力検出部49は、電源48からハロゲンランプ43aへ供給される電圧及び電流を検出すると共に電源48からハロゲンランプ43bへ供給される電圧及び電流を検出し、その検出結果を演算部51に送信する。
The
記憶部50は、演算部51が予測演算を行うのに必要な各種の情報を記憶する。すなわち、記憶部50は、加熱ロール42のコア層42r(図2参照)及び弾性層42c(図2参照)の材質、厚み(層厚)及び長さを記憶するほか、熱容量及び熱伝導率を記憶する。その一例を具体的に列挙すると、例えば、コア層42rの断面積Ar(m2)と熱伝導率λr(W/m3・K)及び弾性層42cの断面積Acと熱伝導率λcである。また、コア層42rの内周面の表面積Ain及び弾性層42cの外周面の表面積Aoutである。
また、記憶部50は、ハロゲンランプ43a,43bの各々の発熱分布(図4の(b)及び(c)参照)を記憶する。すなわち、ハロゲンランプ43a,43bの軸方向の各点における発熱量を予め取得し、記憶する。
また、記憶部50は、加熱ロール42の表面及び内部への放熱条件と支持体45,46への放熱条件とを記憶する。その一例を具体的に列挙すると、コア層42rの内周面から空気への熱伝達係数αin(W/m2・K)、弾性層42cの外周面から空気への熱伝達係数αout(W/m2・K)及びコア層42rから支持体45,46への熱伝達係数αsである。
The
In addition, the
In addition, the
演算部51は、温度検知部47により検知された表面温度と、電力検出部49による検出結果と、記憶部50に記憶されている情報と、を用いて所定の演算を行うことで、加熱ロール42の軸方向における表面温度分布を算出する。演算部51により算出された表面温度分布は、加熱制御部52及び劣化検出部54に送信される。本実施の形態では、このように表面温度分布を予測する構成を採用している。具体的な演算については、後述する。
The
加熱制御部52は、演算部51により算出された表面温度分布に基づいてハロゲンランプ43a,43bについての制御パターンを決定する。すなわち、加熱制御部52は、演算部51により予測された表面温度分布を用いてハロゲンランプ43a,43bの点灯時間及び発光強度を決定する。そして、加熱制御部52は、決定した制御パターンに従って電源48の出力を制御する。
The
計時部53は、画像形成装置の主電源オフからの経過時間を計時し、経過時間情報として加熱制御部52に出力する。計時部53により計時された経過時間は、画像形成装置の主電源がオンになった時点の詳細状態を加熱制御部52で予測するのに用いられる。
The
劣化検出部54は、温度検知部47により検知された表面温度と演算部51により演算された表面温度分布を用いて、加熱ロール42の劣化を検出する。すなわち、劣化検出部54は、温度検知部47による実際の表面温度と演算部51による予測値との誤差を基に、加熱ロール42の弾性層42cの劣化状態を推定する。劣化検出部54は、弾性層42cの劣化を検出すると、記憶部50に予め記憶されている情報、例えば制御パターンの書き換えを記憶部50に指示する。
The
図7は、画像形成装置の主電源がオンになった後の処理手順を示すフローチャートである。図8の(a)〜(c)の各々は、定着装置41の加熱ロール42(図6参照)の軸方向における予測温度分布を示すグラフであり、縦軸が温度(℃)、横軸がロール軸方向位置(mm)である。
図7に示すフローチャートでは、画像形成装置の図示しない主電源がオン(電源オン)になったことを制御部40(図1参照)が検知すると(ステップ101)、加熱制御部52(図6参照)は、直近の主電源オフ時からの経過時間情報を計時部53(図6参照)から取得し(ステップ102)、画像形成装置の初期状態を把握するために所定時間が経過したか否かを判断する(ステップ103)。すなわち、加熱制御部52は、定着装置41の加熱ロール42の表面温度が常温にまで下がっているか否かを判断する。具体的には、加熱ロール42の冷却に十分な時間が経過していれば、ステップ104に進んで予測制御についての処理手順を行い、その一方で、そのような時間が経過していなければ、図7の処理手順を終了する。
FIG. 7 is a flowchart showing a processing procedure after the main power supply of the image forming apparatus is turned on. Each of (a) to (c) of FIG. 8 is a graph showing a predicted temperature distribution in the axial direction of the heating roll 42 (see FIG. 6) of the fixing
In the flowchart shown in FIG. 7, when the control unit 40 (see FIG. 1) detects that the main power supply (not shown) of the image forming apparatus is turned on (power on) (step 101), the heating control unit 52 (see FIG. 6). ) Obtains elapsed time information from the last main power-off from the timer 53 (see FIG. 6) (step 102), and whether or not a predetermined time has passed in order to grasp the initial state of the image forming apparatus. Is determined (step 103). That is, the
ステップ103について付言すると、加熱ロール42の冷却に十分な時間が経過していると加熱制御部52が判断したときには、温度検知部47は、検知した温度を温度情報として演算部51に送信する。また、電力検出部49(図6参照)は、検出した電力を電力情報として演算部51に送信する。そして、ステップ104に進む。なお、加熱ロール42の冷却に十分な時間が経過しているときには、図8の(a)に示すように、加熱ロール42の軸方向における各位置の温度が略均一になっていることを予測演算の前提とする。
If it adds about step 103, when the
このようにして、演算部51は、予測演算に必要な情報として、温度情報及び電力情報を温度検知部47及び電力検出部49から取得する(ステップ104)。また、演算部51は、予測演算に必要な他の情報を記憶部50から読み出すことで取得する(ステップ104)。その後、演算部51は、加熱ロール42の温度を初期温度として、加熱ロール42の表面温度を予測する制御(温度予測制御)についての予測演算を行う(ステップ105)。
Thus, the calculating
ここで、ステップ105における温度予測の演算について説明する。
図9は、加熱ロール42の温度予測モデルを説明するための図であり、加熱ロール42の軸方向に沿って切断した断面図を概略的に示すものである。
図9に示す温度予測モデルは、加熱ロール42を軸方向に沿ってn個のセルに分割している。そのセル幅(分割幅)をdxとする。ある位置i(i=1〜n)での温度をTiとし、弾性層42c及びコア層42rで厚さ方向に温度分布を持たず、各セル内温度は均一とする。図9には、加熱ロール42の弾性層42cにおける軸方向熱伝導により出入りする熱量q1と、加熱ロール42のコア層42rにおける軸方向熱伝導により出入りする熱量q2と、が図示されている。また、図9には、加熱ロール42の内面(コア層42rの内周面)から空気へ移動する熱量q3と、加熱ロール42の表面(弾性層42cの外周面)から空気へ移動する熱量q4と、が図示されている。また、図9には、加熱ロール42のコア層42rから支持体45へ移動する熱量q5と、加熱ロール42のコア層42rから支持体46へ移動する熱量q6と、ハロゲンランプ43により加熱ロール42に供給されるランプ発熱量qlampと、が図示されている。
Here, the calculation of the temperature prediction in step 105 will be described.
FIG. 9 is a diagram for explaining a temperature prediction model of the
The temperature prediction model shown in FIG. 9 divides the
図9を参照しながら、位置i=2〜n−1のセルの表面温度Tiの求め方について説明する。なお、表面温度Ti-1,Ti+1は、位置iのセルに隣接する他のセルの表面温度をいうものとする。
弾性層42cで軸方向熱伝導により出入りする熱量q1を、断面積Ac、熱伝導率λcから、
A method for obtaining the surface temperature T i of the cell at the position i = 2 to n−1 will be described with reference to FIG. 9. The surface temperatures T i−1 and T i + 1 are the surface temperatures of other cells adjacent to the cell at the position i.
The amount of heat q1 entering and exiting the
また、加熱ロール42の内面(コア層42rの内周面)から空気へ移動する熱量q3を、表面積Ain及び内部空気への熱伝達係数αinから、
Further, the amount of heat q3 to move from the inner surface (inner peripheral surface of the
そして、加熱ロール42に供給されるランプ発熱量をqlampとすると、加熱ロール42の熱収支合計の熱量Qは、上記式1〜式4より、
And if the lamp calorific value supplied to the
一方、ある時間dt(秒)にセルの温度がdT(K)変化する場合に、このセルに蓄積される熱量Q(W)は、弾性層42c及びコア層42rの各熱容量C(J/m3・K)と弾性層42cの体積Vcとコア層42rの体積Vrとから、
On the other hand, when the cell temperature changes by dT (K) at a certain time dt (seconds), the heat quantity Q (W) accumulated in the cell is equal to the heat capacities C (J / m) of the
次に、加熱ロール42の両端部の位置i=1,nのセルの表面温度T1,Tnの求め方について説明する。表面温度T1,Tnについては、支持体45,46への熱移動を考慮するため、位置i=2〜n−1の場合とは異なる式で予測する必要がある。なお、加熱ロール42のコア層42rのみが支持体45,46に接しているものとする。
Next, how to obtain the surface temperatures T 1 and T n of the cells at positions i = 1 and n at both ends of the
支持体45へ移動する熱量q5を、支持体45への熱伝達係数αs45、ロール断面積Ac、及び支持体45の温度Th45から、
The amount of heat q5 transferred to the
ある時間dt(秒)にセルの温度がdT(K)変化する場合に、このセルに蓄積される熱量Q(W)は、 When the cell temperature changes by dT (K) at a certain time dt (seconds), the amount of heat Q (W) stored in this cell is
同様に、支持体46へ移動する熱量q6を、支持体46への熱伝達係数αs46、ロール断面積Ac、及び支持体46の温度Th46から、
Similarly, the amount of heat q6 transferred to the
付言すると、本実施の形態では、放熱係数(熱伝達係数α)を予め記憶しておき、外気への熱量の移動と両端部への熱の移動(放熱)とを同時に解いて温度予測を行うものである。すなわち、本実施の形態では、外気への熱量の移動と両端部への熱の移動に関し、実測データを入力して熱伝導とランプ熱から求めた温度分布を補正するものではない。 In addition, in the present embodiment, a heat dissipation coefficient (heat transfer coefficient α) is stored in advance, and temperature prediction is performed by simultaneously solving the movement of heat to the outside air and the movement of heat to both ends (heat radiation). Is. That is, in the present embodiment, regarding the movement of heat quantity to the outside air and the movement of heat to both ends, the temperature distribution obtained from the heat conduction and the lamp heat is not corrected by inputting measured data.
図7に戻って、処理手順についての説明を続ける。
演算部51は、ステップ105での演算結果によって軸方向の最大温度差(軸方向の温度ムラ)Δt(図8の(b)参照)を求め、加熱制御部52に送信する。そして、加熱制御部52は、軸方向に関して加熱ロール42の表面温度に温度ムラが有るか否かを判断する(ステップ106)。すなわち、加熱制御部52は、演算部51から取得した最大温度差Δtが許容値以下かどうかを判断する。ここで用いる許容値は、予め記憶部50に記憶されており、加熱制御部52は、記憶部50から読み出すことにより許容値を取得する。
Returning to FIG. 7, the description of the processing procedure will be continued.
The
加熱制御部52は、ステップ106において、最大温度差Δtが許容値以下で温度ムラがないと判断したときには、ステップ110に進み、また、最大温度差Δtが許容値を超えて温度ムラがあると判断したときには、制御方法の決定を行い(ステップ107)、後述するウォームアップ動作に移行する。
When it is determined in step 106 that the maximum temperature difference Δt is equal to or less than the allowable value and there is no temperature unevenness, the
ステップ107での制御方法の決定について更に説明する。制御方法の決定が行われる事項としては、点灯時間及び配熱パターンである。
点灯時間の決定では、配熱組み合わせパターンの中から1つ又は複数のパターンを選択し、各パターンの点灯時間を決定する。一例をもって説明すると、温度ムラが有るか否かの判断に用いられる許容値が10℃で、温度検知部47による検知温度が160℃に達するまでのウォームアップ時間の許容値(時間損失許容値)は、25秒−1秒であるとする。したがって、制御部40は、電源オン時のウォームアップ時には、これら2つの許容値以内になるように制御する必要がある。
The determination of the control method in step 107 will be further described. Matters for which the control method is determined are lighting time and heat distribution pattern.
In determining the lighting time, one or a plurality of patterns are selected from the heat distribution combination patterns, and the lighting time of each pattern is determined. To explain with an example, the allowable value used for determining whether or not there is temperature unevenness is 10 ° C., and the allowable value of the warm-up time until the temperature detected by the temperature detection unit 47
加熱制御部52は、ある温度・電力状態における電源オン時の温度と時間を次のように予測したとする。すなわち、選択されている発熱分布は、図5の(a)に示すAパターンがデフォルトに設定されている場合に、予測ウォームアップ時間は25秒、予測温度差は20度であることを予測したとする。この予測結果は、予測温度差である最大温度差Δtが許容値の10℃を超えており、判定が「×」となっているため、制御方法を変更する必要がある。そこで、加熱制御部52は、発熱分布の候補を抽出する。この候補の抽出については、記憶部50(図6参照)に抽出のアルゴリズムを予め記憶しておき、必要に応じて読み出される。
It is assumed that the
仮に、候補Iとして、Aパターン及びEパターンを抽出し、また、候補IIとして、Aパターン及びFパターンを抽出したとする。その場合の抽出のアルゴリズムについて付言すると、この例の場合には、記憶されたAパターンからFターンまでの中で電力最大であるAパターンを優先的に使い、かつ、両端部の温度が高いとの温度予測がなされたために、両端部の配熱が低いEパターン又はFパターンを候補として抽出したものである。 Suppose that A pattern and E pattern are extracted as candidate I, and A pattern and F pattern are extracted as candidate II. In the case of this example, if the A pattern having the maximum power is preferentially used from the stored A pattern to the F turn, and the temperature at both ends is high Therefore, an E pattern or an F pattern with low heat distribution at both ends is extracted as a candidate.
図10は、候補I及び候補IIについて配熱パターンの点灯時間を変えた温度予測の結果を示す表である。上述した候補I及び候補IIの場合に、加熱制御部52が、候補I,IIで配熱パターンの点灯時間を変えた温度予測を実施することで、図10に示す結果を得る。この結果を用いて温度差及び損失時間について判定を行い、どちらも許容値内であるもの(最適パターン)を制御方法として採用する。すなわち、総合判定が「○」のものは、候補IIのイであり、具体的には、Aパターンの点灯時間が15秒、Fパターンの点灯時間が10.2秒の制御方法である。この制御方法によれば、予め設定されたウォームアップタイムからの時間遅れ許容値が−0.2秒であり、かつ、最大温度差Δtは、5.7℃であり、いずれも許容値の範囲内である。
なお、本実施の形態では、総合判定が「○」の制御方法が1つであるが、もし、総合判定が「○」の制御方法が複数ある場合には、消費電力が少ないもの又は時間損失の少ないものを採用することが考えられる。
FIG. 10 is a table showing the results of temperature prediction with the lighting time of the heat distribution pattern changed for candidate I and candidate II. In the case of candidate I and candidate II described above, the
In this embodiment, there is only one control method with a comprehensive judgment of “O”. However, if there are a plurality of control methods with an overall judgment of “O”, the power consumption is low or the time is lost. It is conceivable to use one with less.
図7に戻って、ステップ107により制御方法が決定された後に行われるウォームアップ動作について説明する。まず、加熱制御部52は、ハロゲンランプ43の点灯を開始し(ステップ108)、その制御を行う(ステップ109)。このような制御は、温度検知を行わず、決定された点灯時間及び配熱パターンを基に行われる。また、このような制御は、ハロゲンランプ43への電力のカットオフ制御(デューティサイクル変更)で実現される。
Returning to FIG. 7, the warm-up operation performed after the control method is determined in step 107 will be described. First, the
そして、加熱制御部52は、決定された配熱パターンで決定された点灯時間だけ点灯させると、ウォームアップ動作を終了し、レディ(Ready)状態にする(ステップ110)。具体的に説明すると、まずAパターンで15秒点灯した後にFパターンに切り替えて10.2秒点灯してレディ状態にする。
Then, when the
そして、温度検知部47は、加熱ロール42の表面の温度検知を行い(ステップ111)、劣化検出部54に検知温度を送信する。劣化検出部54は、その検知温度と加熱制御部52による予測温度との差を演算部に演算させ、演算結果により劣化の有無を判断する。すなわち、劣化検出部54は、検知温度と予測温度との差により、加熱ロール42の劣化を検出する。
Then, the temperature detection unit 47 detects the temperature of the surface of the heating roll 42 (step 111), and transmits the detected temperature to the
更に説明すると、加熱制御部52による制御により、加熱ロール42の表面が所定の温度にまで昇温する。しかしながら、長期間の使用に伴う劣化によって加熱ロール42の弾性層42cの層厚変化が生じると、加熱制御部52による予測温度と温度検知部47による検知温度との間に誤差が生じる。そのような誤差は、予測制御の精度を低下させてしまう。そこで、劣化検出部54は、予測温度と検知温度との差分を基に、加熱ロール42の弾性層42cの層厚情報を補正するか否かを判断する(ステップ112)。
More specifically, the surface of the
劣化検出部54は、層厚情報を補正する必要があると判断すると、検知温度に基づいて弾性層42cの層厚を計算する。そして、劣化検出部54は、記憶部50に記憶されている弾性層42cの層厚を書き換えることで、情報補正を行う(ステップ113)。付言すると、次回の予測制御の際には、書き換えられた情報を用いて温度予測の演算が行われる。
When determining that the layer thickness information needs to be corrected, the
層厚情報の補正について具体的に説明すると、図8の(c)に示すように、予測温度よりも検知温度の方が高くなっており、これにより、劣化検出部54は、弾性層42cの層厚が薄くなったことを検出できる。そして、劣化検出部54は、弾性層42cの層厚の補正が必要と判断すると、検知温度を基に弾性層42cの層厚を演算部51に算出させる。
The correction of the layer thickness information will be specifically described. As shown in FIG. 8C, the detected temperature is higher than the predicted temperature, so that the
図11は、本実施の形態によるウォームアップ制御を行った場合(最適化後)のレディ状態の温度分布とウォームアップ制御なしの場合(制御なし)のレディ状態の温度分布とを比較して示したグラフであり、縦軸は温度(℃)、横軸は加熱ロール42の軸方向の位置(mm)である。
図11に示すように、加熱ロール42での通紙域Pの両端側において、一点鎖線で示す制御なしの場合よりも実線で示す最適化後の場合の方がレディ状態の均一な温度分布になる。また、その温度ムラは、温度許容値としての例えば10℃以下のときに、許容範囲内になる。その一方で、通紙域Pの外では加熱ロール42の温度上昇が抑制され、電力の効率的活用を図ることが可能になる。
更に説明すると、例えば、2本のハロゲンランプ43a,43bを定格電力で同時に点灯すると、25秒ほどでレディ状態に到達する場合に、図5の(a)及び(f)を切り替えることでレディ状態の温度ムラが解消され、また、切り替えによるウォームアップタイムの損失は0.2秒程度である。
FIG. 11 shows a comparison between the temperature distribution in the ready state when the warm-up control according to the present embodiment is performed (after optimization) and the temperature distribution in the ready state without the warm-up control (no control). The vertical axis represents temperature (° C.), and the horizontal axis represents the position (mm) in the axial direction of the
As shown in FIG. 11, at both ends of the paper passing area P with the
More specifically, for example, when the two
図12は、供給電力差によるウォームアップ制御の差を説明するグラフであり、縦軸が加熱ロール42の表面温度(℃)、横軸が経過時間(秒)である。なお、図12の破線は定格電力(定格電流)の場合を示し、実線は電力ばらつきが+10%の場合を示し、一点鎖線は電力ばらつきが−10%の場合を示している。
図12に示すように、供給電力の差により温度上昇の時間変化が大きく変わる。例えば、表面温度が160℃に達するとレディ状態になるとすると、定格電力のときには、約25秒でレディ状態になる。このため、特に電力ばらつきが+10%のときには、必要以上に高い温度に達することが考えられる。そこで、それぞれの最適タイミングと配熱パターンで制御を行うと、環境変動によらず、安定したレディ温度が確保できる。このように、最適制御の選択によるオーバーヒートの減少を図ることが可能になり、加熱ロール42の長寿命化が可能になる。
FIG. 12 is a graph for explaining a difference in warm-up control due to a difference in supply power, where the vertical axis represents the surface temperature (° C.) of the
As shown in FIG. 12, the time change of the temperature rise greatly changes due to the difference in the supplied power. For example, if the surface temperature reaches 160 ° C., the ready state is reached, and at the rated power, the ready state is reached in about 25 seconds. For this reason, it is conceivable that the temperature reaches an unnecessarily high temperature especially when the power variation is + 10%. Therefore, when the control is performed at each optimum timing and heat distribution pattern, a stable ready temperature can be ensured regardless of environmental fluctuations. As described above, it is possible to reduce overheating by selecting optimal control, and it is possible to extend the life of the
図13は、加熱ロール42の弾性層42cの層厚劣化による予測誤差の補正を説明するグラフであり、縦軸が温度(℃)、横軸が加熱ロール42の軸方向の位置(mm)である。
図13に示す実線は、加熱ロール42の初期状態の場合の予測温度分布であり、弾性層42cが劣化して層厚が5%薄くなった場合(破線で図示)と比べると、弾性層42cの層厚劣化による予測誤差が生じる。そして、図7のステップ113での情報補正を行うことにより、層厚に応じた高精度な予測制御が可能になる。
FIG. 13 is a graph for explaining the correction of the prediction error due to the layer thickness deterioration of the
The solid line shown in FIG. 13 is the predicted temperature distribution in the initial state of the
40…制御部、41…定着装置、42…加熱ロール、42c,44c…弾性層、42r,44r…コア層、43,43a,43b…ハロゲンランプ、44…加圧ロール、45,46…支持体、47…温度検知部、48…電源、49…電力検出部、50…記憶部、51…演算部、52…加熱制御部、53…計時部、54…劣化検出部
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記発熱源により加熱される所定幅の加熱領域を有する加熱部材と、
前記加熱部材に対峙して設けられ、用紙に転写されたトナー像を当該加熱部材と共に用紙に定着する加圧部材と、
前記発熱源による前記加熱部材の加熱が開始される際に当該発熱源による加熱後の当該加熱部材の前記加熱領域の温度分布を所定の演算により予測する予測手段と、
前記予測手段による予測結果を基に、前記発熱源の前記複数の発熱分布の中から前記加熱部材の加熱に用いる一又は複数の発熱分布と当該一又は複数の発熱分布での加熱時間とを、当該加熱部材の前記加熱領域での温度差が所定値以下になるように決定する決定手段と、
を含む画像定着装置。 A heat source capable of switching between a plurality of different heat generation distributions;
A heating member having a heating area of a predetermined width heated by the heat source;
A pressure member provided opposite to the heating member and fixing the toner image transferred to the paper to the paper together with the heating member;
Predicting means for predicting a temperature distribution of the heating region of the heating member after heating by the heat source by a predetermined calculation when heating of the heating member by the heat source is started;
Based on the prediction result by the prediction means, one or a plurality of heat generation distributions used for heating the heating member from the plurality of heat generation distributions of the heat generation source and a heating time in the one or more heat generation distributions, Determining means for determining a temperature difference in the heating region of the heating member to be a predetermined value or less;
Including an image fixing device.
前記予測手段による予測結果と前記温度検知手段による検知結果との差を算出して前記加熱部材の劣化を検出する劣化検出手段と、
を更に含むことを特徴とする請求項1に記載の画像定着装置。 Temperature detecting means for detecting the surface temperature of the heating member in a fixable state;
A deterioration detection means for calculating a difference between a prediction result by the prediction means and a detection result by the temperature detection means to detect deterioration of the heating member;
The image fixing apparatus according to claim 1, further comprising:
前記像保持体に保持されたトナー像を記録媒体に対して転写せしめる転写装置と、
前記転写装置により転写されたトナー像を記録媒体に定着する定着装置と、
を含み、
前記定着装置は、
互いに異なる複数の発熱分布の相互の切り替えが可能な発熱源と、
前記発熱源により加熱される所定幅の加熱領域を有する加熱部材と、
前記加熱部材に対峙して設けられ、用紙に転写されたトナー像を当該加熱部材と共に用紙に定着する加圧部材と、
前記発熱源による前記加熱部材の加熱が開始される際に当該発熱源による加熱後の当該加熱部材の前記加熱領域の温度分布を所定の演算により予測する予測手段と、
前記予測手段による予測結果を基に、前記発熱源の前記複数の発熱分布の中から前記加熱部材の加熱に用いる一又は複数の発熱分布と当該一又は複数の発熱分布での加熱時間とを、当該加熱部材の前記加熱領域での温度差が所定値以下になるように決定する決定手段と、
を含む画像形成装置。 An image carrier,
A transfer device for transferring the toner image held on the image carrier to a recording medium;
A fixing device for fixing the toner image transferred by the transfer device to a recording medium;
Including
The fixing device includes:
A heat source capable of switching between a plurality of different heat generation distributions;
A heating member having a heating area of a predetermined width heated by the heat source;
A pressure member provided opposite to the heating member and fixing the toner image transferred to the paper to the paper together with the heating member;
Predicting means for predicting a temperature distribution of the heating region of the heating member after heating by the heat source by a predetermined calculation when heating of the heating member by the heat source is started;
Based on the prediction result by the prediction means, one or a plurality of heat generation distributions used for heating the heating member from the plurality of heat generation distributions of the heat generation source and a heating time in the one or more heat generation distributions, Determining means for determining a temperature difference in the heating region of the heating member to be a predetermined value or less;
An image forming apparatus including:
前記発熱源による前記加熱部材の加熱が開始される際に当該発熱源による加熱後の当該加熱部材の前記加熱領域の温度分布を所定の演算により予測する予測機能と、
前記予測機能による予測結果を基に、前記発熱源の前記複数の発熱分布の中から前記加熱部材の加熱に用いる一又は複数の発熱分布と当該一又は複数の発熱分布での加熱時間とを、当該加熱部材の前記加熱領域での温度差が所定値以下になるように決定する決定機能と、を実現させるプログラム。 A computer that controls a heat source when a heating region of a heating member that fixes a toner image transferred onto a paper together with a pressure member to the paper is heated by a heat source that can switch a plurality of different heat generation distributions. To the device,
A prediction function for predicting the temperature distribution of the heating region of the heating member after heating by the heat source by a predetermined calculation when heating of the heating member by the heat source is started;
Based on a prediction result by the prediction function, one or a plurality of heat generation distributions used for heating the heating member from the plurality of heat generation distributions of the heat source and a heating time in the one or more heat generation distributions, And a determination function for determining a temperature difference in the heating region of the heating member to be a predetermined value or less.
定着可能な状態での前記加熱部材の表面温度を検知する温度検知機能と、
前記予測機能による予測結果と前記温度検知機能による検知結果との差を算出して前記加熱部材の劣化を検出する劣化検出機能と、
を更に実現させることを特徴とする請求項7に記載のプログラム。 In the computer device,
A temperature detection function for detecting the surface temperature of the heating member in a fixable state;
A deterioration detection function for detecting a deterioration of the heating member by calculating a difference between a prediction result by the prediction function and a detection result by the temperature detection function;
The program according to claim 7, further comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007332801A JP2009156968A (en) | 2007-12-25 | 2007-12-25 | Image fixing device, image forming apparatus, and program |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2007332801A JP2009156968A (en) | 2007-12-25 | 2007-12-25 | Image fixing device, image forming apparatus, and program |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
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ID=40961092
Family Applications (1)
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Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2009156968A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8958711B2 (en) | 2012-04-24 | 2015-02-17 | Konica Minolta, Inc. | Image forming apparatus |
JP2015052766A (en) * | 2013-09-09 | 2015-03-19 | 株式会社リコー | Fixing device, image forming apparatus, fixing method, and program |
US11561493B1 (en) | 2022-01-07 | 2023-01-24 | Toshiba Tec Kabushiki Kaisha | Temperature control device and image forming apparatus including temperature control device |
-
2007
- 2007-12-25 JP JP2007332801A patent/JP2009156968A/en active Pending
Cited By (4)
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